閥控式鉛酸蓄電池的故障及維護(hù)

閥控式鉛酸蓄電池的故障及維護(hù)李靜【摘要】目前，有”免維護(hù)”之稱的閥控密封式鉛酸蓄電池在實際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，但用戶在電池使用上存在認(rèn)識誤區(qū)，放松了對其日常維護(hù)和管理，易造成電池出現(xiàn)漏液、極柱氧化腐蝕、裂紋、鼓肚等現(xiàn)象.本文以兩起實際案例,分析產(chǎn)生故障的原因，并結(jié)合實際談?wù)勯y控式鉛酸蓄電池的正確使用與維護(hù)保養(yǎng).【期刊名稱】《河南化工》【年（卷），期】2015（032）010【總頁數(shù)】3頁（P41-43）【關(guān)鍵詞】鉛酸蓄電池;故障;UPS;EPS;維護(hù)保養(yǎng)【作者】李靜【作者單位】洛陽三隆安裝檢修有限公司，河南洛陽471012【正文語種】中文【中圖分類】TQ050.72014年2月8日，洛陽三隆二聯(lián)合氣分裝置UPS-3電池柜有一節(jié)電池（電池型號:HOPPECKEHC12000A412/100A12V58Ah2008年投用）外殼有破裂現(xiàn)象，測量該節(jié)電池溫度為35°C,其它電池為27°C;萬用表測量電池總電壓255.7V，測量單節(jié)故障電池電壓為22.28V，其它單節(jié)電池電壓為14V（單節(jié)電池電壓正常工作范圍:10.8~14.9V）。2014年12月18日，大硫黃UPS間XFEPS-58-B-15KWEPS柜（電池型號HOPPECKE額定電壓12▽，容量52Ah，電池共46節(jié)。）充電電流為5.5A;輸出電流為0.3A;其中一節(jié)電池溫度高達(dá)70°C,其余為63°C左右，電池組中有兩節(jié)電池外觀有輕微鼓肚冒液現(xiàn)象。EPS柜三相輸入電壓值為398V，液晶屏顯示為428V;萬用表測量電池組的總電壓為328V，測得兩節(jié)故障電池、電壓分別為10.09V和8.9V。1.1兩起電池故障原因分析從故障現(xiàn)象看，兩起故障均表現(xiàn)為:電池溫度高、電壓異常，電池外觀變形（鼓肚/冒液）。主要原因為：1.1.1熱失控蓄電池變形不是突發(fā)的，往往是有一個過程的。鉛酸蓄電池由于采用了貧液式緊裝配設(shè)計，電池內(nèi)部導(dǎo)熱性極差，熱容量極小;電池之間裝配過于緊密沒有保持一定間距，造成柜內(nèi)電池散熱困難;而且蓄電池在充放電過程中一般都產(chǎn)生熱量，如果不能及時將熱量排除，將會導(dǎo)致蓄電池產(chǎn)生過熱、水損失加劇，內(nèi)阻增大，更加發(fā)熱，發(fā)生惡性循環(huán)導(dǎo)致〃熱失控”。鉛酸蓄電池在高溫環(huán)境下易發(fā)生熱失控，原因在于電池安全閥排出的氣體量太少，難以帶走電池內(nèi)部積累的熱量。熱失控的巨熱將使蓄電池發(fā)生電池容量降低、電池干涸、嚴(yán)重變形、脹裂、蓄電池徹底失效。在熱失控嚴(yán)重的情況下如果放電，有可能使得電池瞬間電壓驟降和蓄電池溫度上升至70~80C。經(jīng)過檢測和對比:硫黃EPS柜電池由于安裝時放置過于緊密、柜內(nèi)又無散熱風(fēng)扇，過多熱量集聚在柜內(nèi)使得電池發(fā)生熱失控，導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大到11.02mQ,電池鼓肚（正常12V40Ah蓄電池的內(nèi)阻值為7.9mQ,12V60Ah蓄電池的內(nèi)阻值為6.5mQ）。1.1.2環(huán)境溫度的影響環(huán)境溫度是影響蓄電池壽命的重要因素，蓄電池長期運行在較高溫度環(huán)境時，除了易引起熱失控外，也易使極板腐蝕、變形、電池膨脹速度加快，嚴(yán)重時電池外殼鼓脹甚至開裂等，同時將消耗更多的水，最后導(dǎo)致電池容量快速下降，縮短電池壽命。一般電池生產(chǎn)廠家要求的最佳環(huán)境溫度為20~25°C，溫度的升高會大大縮短電池壽命，據(jù)試驗測定，環(huán)境溫度一旦超過25C，每升高10C,使用壽命約降低一半。閥控密封式鉛酸蓄電池設(shè)計壽命為5年，這也是在電池生產(chǎn)廠家要求的環(huán)境下才能達(dá)到的。而在實際生產(chǎn)運用中，二催化UPS間和硫黃UPS間室內(nèi)溫度在2014年的6-9四個月中最高溫度分別為31C和30C，最低溫度分別為26C和27C,平均溫度均為28.5C，已超過電池正常使用時的20~25°C的溫度范圍，致使電池長期在高溫下運行，縮短了電池使用壽命。1.2影響電池壽命的其他主要因素1.2.1電池過放電蓄電池放電到終止電壓后，繼續(xù)放電稱為過放電。蓄電池放電到終止電壓時內(nèi)阻較大，電解液濃度非常稀薄，特別是極板孔內(nèi)及表面幾乎處于中性。過放電時，電池有發(fā)熱傾向、體積膨脹，放電電流較大時，明顯發(fā)熱（甚至出現(xiàn)發(fā)熱變形），內(nèi)阻增大，充電恢復(fù)能力很差，甚至無法修復(fù)，對蓄電池的電氣性能及循環(huán)壽命極為不利。電池充放電電流一般以C來表示，C的實際值與電池容量有關(guān)。例如，100Ah的電池，C=100A。放電電流一般要求在0.05~3C。1.2.2電池過充電即完全充電后仍長期連續(xù)的充電。正常情況下，電池充電過程是放電的逆反應(yīng)過程，即充入的電量與放出的電量應(yīng)基本相等。但維護(hù)不好，過充電會出現(xiàn)以下問題:①發(fā)生嚴(yán)重析氣，使充電化學(xué)反應(yīng)速度降低，充電十分困難，充電時間延長。嚴(yán)重的析氣會使活性物質(zhì)松軟和脫落，同時造成電池內(nèi)壓增大，嚴(yán)重時會使電池爆裂。②過充電使得電池在較高的極化電壓下，正極板的板柵會產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕（板柵變形，脆裂），導(dǎo)電較差，從而失去骨架和導(dǎo)電作用。③過充電會加大蓄電池的水損失，會加速板柵腐蝕，活性物質(zhì)軟化，增加電池變形幾率。2.1安裝缺陷根據(jù)國家電網(wǎng)公司直流電源系統(tǒng)管理規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求:電池柜體結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的通風(fēng)散熱，電池柜內(nèi)的蓄電池應(yīng)擺放整齊并保證足夠的空間;蓄電池間215mm,蓄電池與上層隔板間＞150mm,溫度計、密度計、液面線應(yīng)位于易于檢查的一側(cè)。”這是蓄電池安裝擺放的基本要求。而硫黃EPS消防應(yīng)急柜:①電池放置于EPS柜柜內(nèi)，46節(jié)電池每層電池之間無間距，節(jié)節(jié)緊靠;②硫黃EPS柜前柜門雖能打開，但電池與前門之間又有密封的隔板隔離、柜體未安裝散熱風(fēng)扇;③柜體規(guī)格:870mm（寬）x920mm（深）x2260mm（高），EPS柜高、柜深，導(dǎo)致較上層電池和每層放置靠里的電池平常無法監(jiān)測到運行狀況，靠內(nèi)部電池只能目視檢查接線處，電池出現(xiàn)輕微異常時無法發(fā)現(xiàn);④UPS、EPS、直流柜等電源裝置一般集中安裝在一個較小空間，有些房間雖有降溫設(shè)施，但環(huán)境溫度還是較高，特別是夏季，溫度達(dá)到30°C以上。2.2運行維護(hù)缺陷由于UPS、EPS電池屬于備用工作方式，市電正常情況下蓄電池大多數(shù)都處于長期的浮充電工作狀態(tài)下，只充電，不放電，這樣會造成蓄電池的陽極極板鈍化，使蓄電池內(nèi)阻急劇增大，蓄電池的實際容量遠(yuǎn)低于其標(biāo)準(zhǔn)容量，從而導(dǎo)致蓄電池所能提供的實際后備供電時間大大縮短，減少其使用壽命。按照電池使用說明和石化廠規(guī)程的要求，新安裝或大修后的閥控密封式鉛酸蓄電池組第一年每6個月進(jìn)行1次核對性放電，運行一年后的每年進(jìn)行1次核對性放電;蓄電池運行1個月應(yīng)小修、3~6個月中修、1年大修，但實際執(zhí)行過程中卻未能按照要求進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)。原因是:供電負(fù)荷為重要負(fù)荷，操作有重大風(fēng)險，一旦在操作過程或電池活化過程中出現(xiàn)異常會造成生產(chǎn)波動。因此，蓄電池活化和功能測試一般選擇隨裝置大檢修一塊進(jìn)行，現(xiàn)在裝置停工檢修周期延長，為四年一修，因此電池使用時間超長。應(yīng)按照國家電網(wǎng)公司直流電源系統(tǒng)管理規(guī)范技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)安裝擺放蓄電池，蓄電池室內(nèi)安裝空調(diào)并保持室內(nèi)溫度控制在20~25°C。選用合適、合格的蓄電池柜。重要UPS應(yīng)加裝遠(yuǎn)傳報警監(jiān)控裝置，有條件可選配微機在線監(jiān)控設(shè)備和蓄電池智能監(jiān)控設(shè)備，無條件應(yīng)利用UPS報警干接點加裝遠(yuǎn)傳報警器。3.2日常巡檢與保養(yǎng)①做好日常巡檢標(biāo)準(zhǔn)化，發(fā)現(xiàn)電池輕微故障時及時處理。巡檢時，要查看設(shè)備運行參數(shù)、單節(jié)電池電壓、運行溫度、內(nèi)阻是否正常;要加強對遠(yuǎn)傳報警裝置的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常隨時檢查;每月檢查一次單節(jié)電池浮充電壓、環(huán)境溫度;檢查正負(fù)極柱有無變形、電池連接條有無松動、腐蝕現(xiàn)象、安全閥周圍是否有酸霧液逸出，如有應(yīng)先清潔干凈，涂上凡士林，避免氧化。②做好日常保養(yǎng)，定期活化。蓄電池容量的大小決定了其維持放電（供電）的時間，而且目前全廠檢修周期為4年，蓄電池運行4年后容量已消耗至70%左右，若不及時做活化實驗，再加上維護(hù)不到位會縮短蓄電池的使用壽命，所以應(yīng)定期活化（一年2~3次），活化時注意電池內(nèi)阻、容量的變化趨勢，做好記錄。定期活化不僅可以延長電池使用壽命，還可以及早發(fā)現(xiàn)〃落后”電池，從而保證UPS、EPS、直流柜的正常運行和維持足夠的電池后備時間。3.3應(yīng)急防范措施當(dāng)電池外殼發(fā)生鼓脹、破裂、滲漏和變形，應(yīng)立即進(jìn)行電池更換。我廠選用的UPS電源，在市電正常供電且UPS逆變運行時，可斷開電池電源而不影響UPS正常輸出。若有異常UPS會自動切至靜態(tài)旁路，也不會造成供電輸出中斷。為防止在停電更換電池和做電池活化時出現(xiàn)供電異常，可根據(jù)不同的UPS運行方式采取相應(yīng)的應(yīng)急防范措施:①對于UPS單機運行方式，需直接將UPS手動切換至維修旁路，待工作結(jié)束后，再將UPS投用。②對于UPS雙機冗余并聯(lián)運行時，將一臺UPS完全退出運行，轉(zhuǎn)換成單臺UPS運行方式。①避免小電流放電，應(yīng)采用大電流放電。放電時終止電壓值不是固定不變的，它隨著放電電流的增大而降低，同一個蓄電池放電電流越大，終止電壓越低，反之應(yīng)該越高。也就是說，大電流放電時容許蓄電池電壓下降到較低的值，而小電流放電會使放出的電量超過額定容量，而且經(jīng)常使蓄電池過量放電或小電流過量深放電會導(dǎo)致極板硫化，蓄電池容量降低。②避免過度放電，最好放電的幅度在30%~50%。蓄電池以放電深度為50%~70%時充一次電最佳，這樣可使蓄電池壽命達(dá)到最佳效果。③為防止過放電，巡檢時應(yīng)注意觀察電池運行狀態(tài)、UPS及EPS運行方式是否正常;對于偏遠(yuǎn)變電所應(yīng)安裝蓄電池過放電報警或欠電壓保護(hù)裝置;當(dāng)UPS、EPS運行中出現(xiàn)異常時，檢查UPS、EPS切換是否正常，檢查電池是否正常。3.5避免過充電避免過充電，鉛酸免維護(hù)電池的最佳充電電流為0.1C左右，充電電流不能大于0.3C。充電電流過大或過小都會影響電池的使用壽命。必須嚴(yán)格遵守蓄電池放電后，再充電時的限流恒壓充電一恒壓充電一浮充電的充電規(guī)律，經(jīng)3~6h充電后，用蓄電池容量監(jiān)測